發(fā)電機(jī)總成不發(fā)電、異響故障問題分析解決

陳干勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

發(fā)電機(jī)總成不發(fā)電、異響故障問題分析解決

陳干勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

汽車正常啟動及整車電氣系統(tǒng)正常工作需要依賴蓄電池源源不斷提供電能，發(fā)電機(jī)總成則負(fù)責(zé)對蓄電池充電以避免發(fā)生虧電現(xiàn)象，因此發(fā)電機(jī)總成必須在整車啟動后處于持續(xù)、有效工作的狀態(tài)。充電異常會影響整車正常工作，異響直接影響舒適性，這兩種故障都是顧客不能接受的。本文主要對某車型發(fā)電機(jī)總成不充電、異響問題進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)對策。

發(fā)電機(jī)；卡滯；異響；碳刷組件；集電環(huán)；后防護(hù)罩

公司質(zhì)量部反饋某車型發(fā)電機(jī)總成售后故障率相對較高，已進(jìn)入售后問題故障率前二十位。售后服務(wù)初步判定問題主要故障模式為發(fā)電機(jī)總成不發(fā)電、異響，顧客抱怨較強(qiáng)烈，需要盡快查明和解決。

1 問題定義

1.1 確定問題定義樹

從售后退賠件中采集故障件樣本50臺，先進(jìn)行臺架測試確認(rèn)故障情況，然后實(shí)施故障件拆解分析，初步確定問題定義樹如圖1所示。

圖1 問題初步定義樹

1.2 確認(rèn)主要問題原因

根據(jù)上述問題定義樹統(tǒng)計(jì)各類故障模式比例，結(jié)果如表1所示。

表1 故障原因分析

故障確認(rèn)存在的退賠件比例：

碳刷卡滯、異常磨損的退賠件比例：

碳刷卡滯、異常磨損占故障已確認(rèn)的退賠件數(shù)量比例：88.57%。

結(jié)論：確定該車型發(fā)電機(jī)總成不發(fā)電、異響故障問題的主要原因?yàn)樘妓⒖?、異常磨損。

2 問題原因分析

2.1 碳刷卡滯問題原因分析

發(fā)電機(jī)總成裝配完成后，在碳刷架中內(nèi)置彈簧的作用力下碳刷貼合在集電環(huán)表面上，實(shí)現(xiàn)在發(fā)電機(jī)工作過程中發(fā)揮傳導(dǎo)電流的作用。碳刷須能夠在碳刷架中靈活伸縮，只要出現(xiàn)任意一個碳刷或兩個不能與集電環(huán)良好接觸，發(fā)電機(jī)總成即無法正常工作。

合格碳刷組件、碳刷卡滯的故障件樣本拆解后分別如圖2～圖4所示。

圖2 合格碳刷組件

圖3 一個碳刷卡滯

圖4 一個碳刷卡滯

在拆解分析過程中發(fā)現(xiàn)多數(shù)碳刷組件外表面被凝結(jié)的泥沙覆蓋，泥沙等異物嵌入碳刷架與碳刷之間導(dǎo)致碳刷無法在碳刷架內(nèi)正常伸縮。把碳刷架內(nèi)的泥沙等異物清理干凈后，碳刷能夠恢復(fù)正常工作狀態(tài)。重新裝配發(fā)電機(jī)總成，進(jìn)行臺架測試，測試結(jié)果顯示合格。

由此可見，導(dǎo)致碳刷卡滯的主要原因?yàn)槟嗌车犬愇锴秩胩妓⒓軆?nèi)。

2.2 異常磨損問題原因分析

對故障件樣本拆解分析，發(fā)現(xiàn)分別存在碳刷工作面異常磨損、兩個碳刷磨損長度不均勻、集電環(huán)工作面異常磨損等問題，如圖5～圖7所示。

圖5 碳刷工作面異常磨損

圖6 碳刷磨損不均勻

圖7 集電環(huán)工作面異常磨損

導(dǎo)致上述異常磨損問題的可能存在原因分別有零件材質(zhì)不合格、堅(jiān)硬異物進(jìn)入碳刷與集電環(huán)之間的工作面、零件使用前存在缺陷等原因?？紤]到問題原因無法直接確認(rèn)，宜采用排除法逐個排除確認(rèn)。

材質(zhì)確認(rèn)：對樣本故障件碳刷材料、集電環(huán)材料硬度、成分進(jìn)行分析。結(jié)果確認(rèn)碳刷硬度、集電環(huán)材料成分、硬度滿足圖紙要求，排除零件材質(zhì)不合格造成異常磨損。

過程審核、產(chǎn)品審核：在供應(yīng)商過程審核中，確認(rèn)供應(yīng)商對造成碳刷、集電環(huán)表面損壞及不合格品溢出的風(fēng)險(xiǎn)已采取相應(yīng)的預(yù)防措施，風(fēng)險(xiǎn)較低。產(chǎn)品審核結(jié)果表明零件尺寸、材質(zhì)、性能滿足圖紙要求。排除零件使用前存在缺陷的原因。

由此推測，異物侵入碳刷與集電環(huán)之間的摩擦面，在發(fā)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下導(dǎo)致碳刷、集電環(huán)工作面異常磨損。

結(jié)論：綜上所述，碳刷卡滯、異常磨損故障的主要原因是發(fā)電機(jī)總成對異物的防護(hù)能力不足，通過改善異物防護(hù)能力可以降低故障率。

3 措施制定與實(shí)施

當(dāng)前激烈的市場競爭中成本增加比較敏感，因此改進(jìn)措施優(yōu)先從經(jīng)濟(jì)、有效的角度出發(fā)。經(jīng)對發(fā)電機(jī)總成的防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原防護(hù)結(jié)構(gòu)存在集電環(huán)護(hù)套與碳刷架間隙過大的缺陷。此外，后防護(hù)罩前期設(shè)計(jì)僅考慮了發(fā)電機(jī)散熱問題，未考慮到發(fā)電機(jī)總成工作環(huán)境惡劣，異物侵入導(dǎo)致零件失效的風(fēng)險(xiǎn)。

針對已確認(rèn)的缺陷確定改進(jìn)措施：

（1）碳刷架與集電環(huán)防護(hù)套間隙設(shè)計(jì)改進(jìn)；

（2）后防護(hù)罩防護(hù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

3.1 碳刷架與集電環(huán)防護(hù)套間隙設(shè)計(jì)改進(jìn)

圖8為發(fā)電機(jī)總成后防護(hù)罩模型。模型中心突起的圓柱模型為集電環(huán)防護(hù)套。發(fā)電機(jī)總成裝配后，集電環(huán)防護(hù)套缺口三面與碳刷架配合。圖9裝配圖為發(fā)電機(jī)總成裝配完工后碳刷架與后防護(hù)罩的相對位置。

圖8 發(fā)電機(jī)總成后防護(hù)罩模型

圖9 裝配圖

更改前集電環(huán)防護(hù)套三面與碳刷架間隙均大于3mm。更改后集電環(huán)防護(hù)套底側(cè)與碳刷架間隙為0mm，兩側(cè)間隙為0.5～1mm。在保證碳粉可以排出的情況下，降低異物侵入的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 后防護(hù)罩防護(hù)能力改進(jìn)

因前期設(shè)計(jì)僅考慮發(fā)電機(jī)總成的散熱問題，沒有充分考慮到發(fā)電機(jī)總成在整車上的布置位置。發(fā)電機(jī)總成距離地面高度較小，且沒有額外防護(hù)罩。

當(dāng)整車行駛在有泥水的路面上，泥水會夾雜異物飛濺，通過后防護(hù)罩侵入碳刷組件與集電環(huán)防護(hù)套內(nèi)。因此在保證散熱良好的情況下，應(yīng)盡量考慮后防護(hù)罩的防護(hù)能力。圖10、圖11分別為后防護(hù)罩更改前、后的狀態(tài)。

圖10 后防護(hù)罩改進(jìn)前

圖11 后防護(hù)罩改進(jìn)后

4 措施驗(yàn)證

措施驗(yàn)證主要通過跟蹤售后數(shù)據(jù)和售后退賠件實(shí)物拆解分析兩種方式進(jìn)行。為了避免季節(jié)變化等各種不確定的因素可能對售后數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，成效跟蹤時間要求為一年。

4.1 售后數(shù)據(jù)跟蹤

改進(jìn)后的物料斷點(diǎn)時間為2012年6月，根據(jù)庫存水平評估，改進(jìn)后的產(chǎn)品預(yù)計(jì)在2012年8月后開始投入使用。圖12所示的公司售后故障率顯示，產(chǎn)品投入使用后故障率開始呈現(xiàn)下降趨勢，且在經(jīng)歷六個月后故障率穩(wěn)定在低于1.5%的狀態(tài)。

圖12 發(fā)電機(jī)總成售后故障率

4.2 售后退賠件實(shí)物拆解分析

定期對售后退賠件進(jìn)行拆解分析，確認(rèn)碳刷組件的功能、碳刷及集電環(huán)工作面磨損狀態(tài)。

售后退賠件采集優(yōu)先挑選零件外觀有較多泥沙等異物的故障件，以確認(rèn)零件在工作狀態(tài)相對惡劣的情況下，改善后的防護(hù)結(jié)構(gòu)能否滿足使用要求。統(tǒng)計(jì)改善后的售后退賠件拆解分析結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)因泥沙等異物侵入導(dǎo)致碳刷組件卡滯、集電環(huán)與碳刷工作面異常磨損的問題。

結(jié)論：通過售后數(shù)據(jù)跟蹤、售后退賠件拆解分析，確認(rèn)前期故障沒有再重復(fù)發(fā)生，改進(jìn)措施有效。

5 結(jié)束語

當(dāng)今市場競爭非常激烈，在產(chǎn)品上市后的持續(xù)改進(jìn)工作中，任何有關(guān)成本增加的行動都比較敏感。本文旨在通過闡述某車型發(fā)電機(jī)總成不發(fā)電、異響故障問題的分析解決過程，啟發(fā)從細(xì)節(jié)上分析和解決問題的工作思路，以經(jīng)濟(jì)、有效的改進(jìn)措施解決故障問題，堅(jiān)持為顧客提供低成本、高附加值的產(chǎn)品，從而減少顧客抱怨，提升顧客滿意度。

Analysis and Solving of Non-charging and AbnormalSound ofGenerators

CHENGan-yong
(SAICGMWULING Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China)

The battery generated by generators is the power provider for the normal launch of vehicles and electrical system of finished cars,thus the generator assemblymustbe in a persistentand effectiveworking state in case ofbattery power shortage.The abnormity of battery charging affects the performance of finished cars and the abnormal sound interfereswith the comfortability directly,therefore,the charging faultand abnormal sound etc are notallowed.The text aimsat the analysisand solutions ofbattery charging and abnormal sound.

generator；stagnation；abnormalsound；carbon brush assembly；collector；back cover

U464

B

1672-545X（2014）04-0216-03

2014-01-07

陳干勇（1981—），男，廣西武宣人，學(xué)士，主要研究方向?yàn)閯恿偝晒?yīng)商質(zhì)量開發(fā)管理。